Dominio digital: Circuitos integrados

En esta página, aprenderás acerca de los dispositivos electrónicos físicos dentro de la computadora: los circuitos integrados.

Un circuito integrado (integrated circuit) ("CI" or "chip") es un dispositivo físico individual que contiene millones o miles de millones de partes eléctricas básicas. Un procesador es un IC, pero no todos los procesadores son CI; También hay chips de proposito especial dentro de una computadora.

Para tener la era moderna de las computadoras, en la cual las personas pueden llevar computadoras extremadamente poderosas en sus bolsillos (sus teléfonos celulares), los circuitos tuvieron que ser mucho más pequeños y más baratos. La invención del circuito integrado hizo posible esto. Los circuitos integrados combinan ("integran") millones o miles de millones de piezas eléctricas muy pequeñas (transistores, resistencias, condensadores y otros) empaquetados en una pequeña caja de plástico.

Este es el Intel Core i7-8700K de 64 bits, © 2017 Intel.
Chip de procesador Intel de 64-bits y su conector

En el 2000, Jack Kilby fue galardonados con el el Premio Nobel por su demostración de un CI funcional en 1958.

La tecnología fundamental que hizo posible la era de las computadoras fue el transistor. En los circuitos digitales, los transistores se usan como interruptores. (Aprenderás más sobre ellos en una próxima página). Al principio, cada transistor estaba en un paquete de plástico separado. Aquí hay una imagen de un circuito hecho con transistores (las partes negras en forma de D) discretos (separados) y resistencias (las partes cilíndricas marrones, rayadas, más o menos cilíndricas):

Foto y construcción del circuito por Simon Inns. Licencia: CC-BY-SA. Descargado de http://www.waitingforfriday.com.
circuito de transistor discreto

Aprender más acerca de lo que hay en esta imagen.

En esta imagen, los transistores son las partes negras en forma de D. Las partes cilíndricas marrones, rayadas, más o menos cilíndricas son resistencias, un componente mucho más simple que ha existido casi tanto como la electricidad. Las líneas oscuras que puede ver a través de la placa de circuito son cables impresos en la placa. Si la impresora de tu clase tuviera tinta líquida plateada, podrías hacer placas de circuito como esta. Todos los componentes (transistores y resistencias) están en el frente de la placa. Los cables de estos componentes (uno en cada extremo de una resistencia, tres muy juntos en la parte inferior de un transistor) atraviesan la placa, donde se sueldan (una especie de pegamento metálico caliente) al cableado de la placa de circuito. Hay algunos cables en la parte frontal de la placa, porque de lo contrario el circuito no se podría hacer sin que los cables impresos se crucen entre sí.

El IBM 7090, desarrollado en 1959, fue construido con transistores discretos—más de 50.000 de ellos. Como puedes imaginar, esta máquina era grande y costosa: alrededor de tres millones de dólares, lo que equivale a más de 55 millones de dólares en la actualidad. En aquellos días, casi todo el mundo pensaba que las computadoras serían utilizadas únicamente por las grandes corporaciones o gobiernos.

Los primeros CI podían incluir solo unos pocos transistores. El circuito en la foto de arriba podía encajar apenas en un circuito integrado a principios de la década de 1960, pero el progreso fue rápido. Las computadoras de hoy requieren miles de millones de transistores. El chip de procesador más grande en 2017, el AMC Epyc, ¡tiene más de 19 mil millones de transistores!

Algo tan complicado como un CI se basa en muchos niveles de abstracción. Si un CI tiene miles de millones de transistores, el diseñador del CI no puede colocar cada uno individualmente. En cambio, usan un lenguaje de programación de propósito especial que les permite crear elementos de circuito pequeños, luego combinan varios de ellos para hacer un elemento de circuito de tamaño mediano, y así sucesivamente.

¿Qué hay dentro de un CI o una placa de circuito?

El tantalio, el estaño, el tungsteno y el oro se conocen como minerales de conflicto. Son parte integral de la tecnología y otras cosas que contamos todos los días: desde computadoras portátiles, teléfonos y tabletas hasta automóviles, aviones, iluminación y joyas. Milicias y grupos rebeldes en el Este del Congo, financiados con la venta de estos minerales, han matado a más de 5 millones de personas desde 1998.

En un país centroafricano rico en recursos naturales, los mineros congoleños a menudo sufren terribles condiciones de vida, violencia y opresión de las milicias, cuyas conquistas son financiadas por los llamados minerales de conflicto.

La industria electrónica está trabajando con mineros en la República Democrática del Congo para construir un sistema verificable para que los dispositivos de consumo puedan construirse con minerales libres de conflictos.

Extractos de Los esfuerzos de Intel están ayudando a las familias en el Congo.
  1. Investiga un poco sobre los minerales en conflicto y algunas de las formas en que la industria electrónica está trabajando con los mineros para mejorar estas condiciones.